A search for supersymmetry using the transverse mass of the W boson

Abstract

Diese Arbeit wurde in der CMS-Datenanalysegruppe des Instituts für Hochenergiephysik (HEPHY) in Wien durchgeführt. Sie beschreibt die Suche nach neuer Physik unter Verwendung von Daten von Proton-Proton Kollisionen einer Schwerpunktsenergie von sqrt{s} = 8 TeV, die vom Compact Muon Solenoid (CMS) Detektor des Large Hadrons Colliders (LHC) aufgezeichnet wurden, der sich am Europäischen Kernforschungszentrum (CERN) in Genf befindet. Die technischen Details des LHC und dessen Experimente, sowie der CMS-Detektor werden beschrieben. Neue Physik, nämlich supersymmetrische Elementarteilchen, wird mit dem Konzept der -simplified models- im phenomenologischen minimalen supersymmetrischen Standardmodell (pMSSM) interpretiert. Das pMSSM und dessen simplified-model-Spektrum (SMS) wird charakterisiert. Der Standardmodell-Hintergrund (SM) wird mit kinematischen Variablen, wie der transversen Masse des W-Bosons, vom erwarteten Signal unterschieden. Eine Vorhersage der Verteilungsfunktion dieser Variable für die wichtigsten Beiträge zum SM-Hintergrund wird detailliert beschrieben. Dessen wichtigste systematischen Unsicherheiten werden berechnet, sowie eine Maximum Likelihood Anpassung der Vorhersage an die Daten durchgeführt. Hinweise auf neue Physik sind nicht gefunden worden, aber obere Limits für die Produktionswirkungsquerschnitte der involvierten neuen Teilchen, die in den verwendeten SMS-Topologien definiert sind, werden berechnet und in dieser Arbeit präsentiert.

This thesis has been done within the CMS data analysis group of the Institute for High Energy Physics, Vienna (HEPHY). It describes the search for new physics using data of proton-proton collisions at sqrt{s} = 8 TeV recorded by the Compact Muon Solenoid (CMS) experiment at the Large Hadron Collider (LHC) located at the European Centre of Nuclear Research (CERN) in Geneva. The technical details of the LHC and its experiments are described, as well as the specifications of the CMS experiment. New physics, namely supersymmetrical particles, are interpreted within the concept of simplified models in the phenomenological Minimal Supersymmetric Standard Model (pMSSM). The pMSSM and its simplified model spectrum (SMS) are characterized. The standard model (SM) background is discriminated from the expected signal using kinematic variables, such as the transverse mass of the W boson. A prediction of the transverse mass distribution for the most important contributions to the SM background is described in detail. Its most important systematic uncertainties are obtained, as well as a Maximum Likelihood fit of the prediction on data is performed. As a result, no evidence of new physics has been found, but upper limits on the cross sections for the involved new particles defined by the utilized SMS topologies are calculated and are presented.